基于单片机的波形发生器课程设计文档doc.docx
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基于单片机的波形发生器课程设计文档doc
西北民族大学
课
程
设
计
学院：
电气工程学院
专业：
电子信息工程
姓名：
李丽娜
学号：
P0*******0
指导老师：
高大容
目录
1、绪论
1.1概述
2、基于单片机的波形发生器的设计方案介绍
2.1总体方案设计
2.2波形发生器原理
2.3波形发生器设计方案
3、基于单片机的波形发生器的硬件设计
3.1本设计对单片机的要求
3.2单片机选择
3.3波形输出电路
3.3.1DAC0832引脚介绍
3.3.2数模转换器与单片机接口设计
3.4电源部分设计
4、基于单片机的波形发生器的软件设计
4.1初始化模块
4.2波形产生模块
5、结束语
基于单片机的波形发生器设计
1绪论
1.1概述
波形发生器有很多种，包括正弦波信号源、函数发生器、脉冲发生器、扫描发生器、任意波形发生器、合成信号源等。
一般来说任意波形发生器是一种特殊的信号源，综合具有其他信号源生成能力，因而适合各种仿真实验的需要。
2基于单片机的波形发生器的设计方案介绍
2.1总体方案设计
根据题意，可采用单片机程序产生以上4中波形，并通过D/A转换器输出。
另外，采用一片D/A转换器来控制前一片D/A转换器的参考电压，从而可以改变输出波形幅值。
2.2波形发生器的原理
本文利用AT89C51单片机外接数模转换器和运算放大电路，由用户通过按键选择输出实验室中经常使用到的集中基本波形：
方波、正弦波、三角波。
以以产生正弦波为例，采用定点法来生成波形，即将一个周期的正弦波按360°等分为若干点，计算出个点的正弦函数值，并转化为相应D/A转换器输入数值，这样得到一个正弦函数表。
通过程序将该表存于单片机的程序存储器中，利用单片机的定时器来产生定时，每当定时时间到，查表得到该点对应的输出值然后通过D/A转换得到该点的对应电压值。
2.3波形发生器的设计方案
波形发生器原理框图如下
3基于单片机的波形发生器的硬件设计
3.1本设计对单片机的要求
1、本系统要求在有信号输入时，单片机要尽快工作，因此要求单片机运行速度尽可能快。
2、由于汇编语言的移植性好，程序简单明了，因此应选用可支持汇编语言的单片机。
3、单片机的成本应尽可能低。
4、操作过程应尽可能简单。
3.2单片机的选择
3.3波形输出电路
3.3.1DAC0832引脚介绍
DAC芯片的幸型号很多，他们在价格、精度和速度上有很大的差别。
常用的D/A器件是将数字量转成电压或者电流的形式。
按照D/A何单片机的接口方法可分为并行和串行D/A转换器。
前者CPU将各位代码同时送到转换器相应的输入端，转换速度快，应用较广。
因此根据上述原因，本设计用DAC0832作为单片机AT89C51的数据转换器。
DAC0832具有一组8位数据线D0~D7用于输入数字量，一对模拟输出I（out1~out2）用于输出与输入数字量成正比的电流信号，一般外部链接由运算放大器组成的转换电路。
转换器的基准电压输入端VREF一般在-10V~+10V范围内。
DAC0832的引脚及功能如图所示。
3.3.2数模转换器与单片机的接口设计
在本设计中选用DAC0832的单缓冲工作方式，他与单片机AT89C51的接口电路如图所示
波形输出电路主要由两片8位D/A转换器DAC0832和相应运算放大器组成。
3.4电源部分设计
本课题通过7805、7812、7912稳压器将直流电压分别转换为+5V、+12V、-12V直流电压，然后直接和电路系统的电源接口相接。
电路图如下：
4基于单片机发生器的软件设计
按照波形发生器的功能，其应用程序必须有初始化、波形产生、键盘管理和显示等几部分，主要软件模块介绍如下：
4.1初始化模块
初始化程序模块主要进行设置定时器、串口的工作方式、设计波形的类型、幅值和频率，程序如下：
MOVTMOD,#02H;设置定时器0为工作方式2
MOVTL0,#7FH;置初值
MOVTH0,#7FH;
CLRTR0;不启动
MOVSCON,#00H;将串行口初始化为方式0
MOVDPTR,#0FFFDH;IC3的地址送DPTR
MOVA,#0FFH;
MOVX@DPTR,A;输出波形幅值初始化为10V
4.2波形产生模块
以正弦波和三角波为主要研究模块，其程序如下：
①正弦波产生程序
SETBTRO
SINWAV:
MOVR0,#00H;查表指针初始化为0
SINLP1：
MOVDPTR，#SINTAB;正弦波函数表地址宋DPTR
MOVA，R0
MOVCA，@A+DPTR;查表
MOVDPTR，#OFFFEH;IC4地址送DPTR
MOVX@DPTR,A;输出数据给D/A
SINLP2:
JNBTF0，SINLP2;由定时器控制频率
CLRTF0;
INCR0；
CJNER0，#13H，SINTAB;第一象限输出完了吗？
SINLP3:
MOVDPTR，#SINTAB;正弦波函数表表地址送DPTR
MOVA，R0
MOVCA，@A，R0
MOVCA，@A+DPTR;查表
MOVDPTR，#FFFEH;IC4F地址送DPTR
MOVX@DPTR,A;
SINLP4：
JNBTF0,DINLP4;由定时器控制频率
CLRTF0
DECR0
CJNER0，#00H,SINLP3;第二象限输出完了吗？
SINLP5:
MOVDPTR，#SINTAB;正弦波函数表表地址送DPTR
MOVA,R0;
MOVCA,@A+DPTR;查表
CPLA;取反
MOVDPTR，#0FFFEH;IC4地址送DPTR
MOVX@DPTR，A;输出数据给D/A
SINLP6：
JNBTF0，SINLP6;由定时器控制频率
CLRTF0;
INCR0;
CJNER0，#13H，SINLP6;第三象限输出完了吗？
SINLP7:
MOVDPTR，#SINTAB;正弦波函数表地址送DPTR
MOVA，R0;
MOVCA，@A+DPYR;查表
CPLA;取反
MOVDPTR，#0FFFEH;IC4地址送DPTR
MOVX@DPTR，A;
SINLP8:
JNBTF0，SINLP8;由定时器控制频率
CLRTF0;
DECR0;
CJNER0，#00H，SINLP7;第四象限输出完了吗？
SJMPSINWAV;输出下一个周期
SINTAB:
DB7FH，89H，94H，9FH，0AAH，0B4H，0BEH，0C8H，0D1H，
0D9H
DB0E0H，0E7H，0EDH，0F2H，0F7H，0FAH，0FCH，0FEH，
0FFH
②三角波产生程序
SETBTR0;
TRIWAV：
MOVR0，#00H;查表指针初始化为0
TRILP1：
MOVDPTR，#TRITAB;正弦波函数表地址宋DPTR
MOVA，R0;
MOVCA，@A+DPTR;查表
MOVDPTR，#0FFFEH;C4地址送DPTR
MOVX@DPTR,A;输出数据给D/A
TRILP2:
JNBTF0，TRILP2;由定时器控制频率
CLRTF0;
INCR0;
CJNER0，#13H，TRILP1;第一象限输出完了吗？
TRILP3:
MOVDPTR，#TRITAB;正弦波函数表表地址送DPTR
MOVA，R0;
MOVCA，@A+DPTR;查表
MOVDPTR，#0FFFEH;IC4地址送DPTR
MOVX@DPTR，A
TRILP4：
JNBTF0，TRILP4;由定时器控制频率
CLRTF0;
DECR0;
CJNER0，#00H,TRILP3;第二象限输出完了吗？
TRILP5:
MOVDPTR，#TRITAB;正弦波函数表表地址送DPTR
MOVA，R0;
MOVCA，@A+DPTR;查表
CPLA;取反
MOVDPTR，#0FFFEH;IC4地址送DPTR
MOVX@DPTR，A;输出数据给D/A
TRILP6：
JNBTF0，TRILP6;由定时器控制频率
CLRTF0;
INCR0;
CJNER0，#13H，TRILP6;第三象限输出完了吗？
TRILP7:
MOVDPTR，#TRITAB;正弦波函数表地址送DPTR
MOVA，R0;
MOVCA，@A+DPYR;查表
CPLA;取反
MOVDPTR，#0FFFEH;IC4地址送DPTR
MOVX@DPTR，A
TRILP8:
JNBTF0,TRILP8;由定时器控制频率
CLRTF0;
DECR0;
CJNER0，#00H，TRILP7;第四象限输出完了吗？
SJMPTRIWAV;输出下一个周期
TRITAB:
DB7FH，86H，8DH，94H，9BH，0A2H，0A9H，0B0H，0B7H，
0BEH
DB0C5H，0CCH，0D3H，0DAH，0E1H，0E8H，0EFH，0F6H，
0FDH
仿真图：
正弦波图形
三角波图形
5结束语
综上所述，对本课题做一下总结：
（1）本设计采用了单片机技术来设计波形发生器，使波形发生器操作和使用都非常方便；
（2）本文比较了不同系列的单片机的功能和特性，最终选取了AT89C51单片机，并以正弦波发生器为例编写了汇编程序，很好的满足了要求，但是由于个人能力和实践上的限制，汇编程序及系统还有不足之处，在全面性上还有欠缺。
我会再接再厉，精益求精。
参考文献
[1]戴仙金主编51单片机及其C语言汇编程序开发实例清华大学出版社，2008
[2]高吉祥主编全国大学生电子设计竞赛培训系列教程电子工业出版社，2007
[3]杨素行主编模拟电子技术基础简明教程高等教育出版社，2007
[4]蒋辉平主编单片机原理与应用设计北京航空航天大学出版社2007
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